(57)【要約】【課題】  今まで実現されていなかった微小な膜厚のピンホールマスクを提供する。【解決手段】  Niの膜応力を膜厚によらず５００ＭＰａとし、自立薄膜の破損限界を全応力１Ｎ／ｍと仮定すると、膜厚が２ｎｍとなったときに破損限界に達するので、片面コートを膜厚２ｎｍ以下でやめるようにする。膜厚１ｎｍ（全応力0.5Ｎ／ｍ）で片面（表面）コートを終了し、続いて裏面コートに移行する。裏面も同様に膜厚１ｎｍでコートを終了する。この間、自立薄膜に働く全応力の最大値は、表面コート終了時の0.5Ｎ／ｍであり、両面コート時には全応力は０になっている。ここまでで合計２ｎｍのNi膜をコートできたから、後はこれを７５回繰り返せば、常に最大全応力0.5Ｎ／ｍ以内の状態を維持したまま、厚さ１５０ｎｍのNiをコートし終わることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自立薄膜の両面に金属薄膜がコートされ、所定部分にピンホールが形成されているピンホールマスクの製造方法であって、前記自立薄膜の第１の表面に前記金属薄膜を成膜するに際し、成膜される金属薄膜の応力により前記自立薄膜が破損しない範囲の厚さだけの成膜を行い、続いて第１の表面と反対側の第２の表面に、成膜される金属薄膜の応力により前記自立薄膜が破損しない範囲の厚さだけの成膜を行い、これを繰り返して、前記自立薄膜の両表面に、必要とされる厚さの金属薄膜の成膜を行う工程を有することを特徴とするピンホールマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてＰＤＩ（点回折干渉計）などのＥＵＶ波面計測装置に使用されるピンホールマスクであって、自立薄膜の両面に金属薄膜がコートされ、所定部分にピンホールが形成されているピンホールマスクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＩ等の波面計測においては、点光源を形成するためにピンホールマスクが使用されている。最近、露光装置等において使用が検討されているＥＵＶ光（波長が数ｎｍ〜数十ｎｍの極短紫外光）に対して、ＰＤＩ波面計測等を行おうとする場合には、このピンホールの大きさは直径５０〜２００ｎｍ程度とする必要がある。そして、このような微小な大きさのピンホールを形成するには、ピンホールマスクの厚さを薄くする必要がある。
【０００３】
さらにＥＵＶ光は、その透過力は弱いものの、高精度の測定を行うためには、ピンホールが形成されていない部分におけるＥＵＶ光の遮光を十分なものとする必要があり、ピンホールマスクの厚さを薄くした場合、薄膜の形成が容易な非金属材料では、遮光が不十分となるという問題点がある。
【０００４】
本出願人は、このような問題点を解決するピンホールマスクである、非金属ならなる自立薄膜の両面にＥＵＶ光の吸収率が高い金属薄膜（Ni、Ta等）をコートし、所定部分にピンホールを形成したピンホールマスクの発明について、
特願２００４−４７５８４号として出願を行っている（以下、この発明を「先願発明」という）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先願発明においては、自立薄膜の両面に金属薄膜をコートする第１の方法として、片面に金属薄膜を必要厚さだけコートし、その後に他の面に金属薄膜を必要厚さだけコートする方法、第２の方法として、自立薄膜の両面に金属薄膜を同時にコートする方法を提案している。
【０００６】
しかしながら、先願発明の方法では、厚さが５０〜２００ｎｍ程度の金属薄膜を、自立薄膜の両面に成膜することが困難である場合があった。一般に、極薄い金属薄膜を成膜するには、極薄いSiＮ等の非金属自立薄膜を製造し、その両面にスパッタリングやＥＢ蒸着等によりNiやTa等の金属薄膜を成膜する方法が使用される。
【０００７】
例えば、波長13.1ｎｍのＥＵＶ光の場合、厚さ１００ｎｍのNiコートの理論透過率は約７００分の１（約0.14％）、厚さ１５０ｎｍのNiコートの理論透過率は約１万９０００分の１（約0.005％）である。これにより、この程度の厚さのNi薄膜を透過してしまうＥＵＶ光はほとんど無視でき、ピンホールを透過した光のみを利用することができる。
【０００８】
しかしながら、こうしたNi等の金属コートは、いずれも強い応力を有するという問題がある。このため、極薄い非金属の自立薄膜の上に金属薄膜を成膜した場合、その強い応力によって、必要な厚さの成膜が完了する前に、自立薄膜が破損してしまうという問題がある。
【０００９】
自立薄膜が破損するかどうかは、自立薄膜にどのくらいの変形力が働くかを検討すればよく、一般に、膜応力×膜厚で表される全応力で検討するのがよい。Niのコートはスパッタ膜、蒸着膜とも数１００ＭＰａ〜1000ＭＰａ程度の応力を持つ。必要なNiコート厚は１５０ｎｍ程度であるから、これらを全てコートした場合の全応力は、数１０Ｎ／ｍ〜１５０Ｎ／ｍ程度の大きさとなる。
【００１０】
一方、実際の自立薄膜においては、例えば厚さ１００ｎｍのSiＮ自立薄膜の場合、破損限界の全応力は１Ｎ／ｍ程度である。このため、ＥＵＶ遮光に必要な厚さのNiを自立薄膜にコートをすれば、自立薄膜が破損する可能性が非常に高い。この状況を、膜厚の増大に伴う全応力の変化と、破損の関係を模式的に表すと図５のようになる。図５のグラフの横軸は、Niの膜厚を表し、コートの進捗を意味する。縦軸はそれに伴う全応力の変化であり、ここではNiの膜応力は膜厚によらず一定で５００ＭＰａとし、また自立薄膜の破損限界は、全応力で１Ｎ／ｍであるとしている。
【００１１】
図５に示すように、自立薄膜の片面にＮｉのコートを続けると、厚さ２ｎｍで全応力１Ｎ／ｍの破損限界に達し、自立薄膜は破損してしまうことがわかる。そのため、１５０ｎｍのNiコートを行うことは不可能である。よって、先願発明が提案している方法の内、片面ずつ金属薄膜をコートする第１の方法は、実現が困難な場合がある。
【００１２】
先願発明のうち、第２の方法を使用すれば、成膜過程において、自立薄膜の両面にほぼ同じ厚さの金属薄膜が形成されるようにしてコーティングを行うことが可能であり、この場合には、表裏面の応力がほぼ釣り合うので、自立薄膜が破損する可能性は少なくなる。しかしながら、この方法では、スパッタ源が２台必要である上、両面に付着する金属の厚さをほぼ一定に保ちながらスパッタリングを行わなければならないという問題点がある。
【００１３】
さらには、現在のスパッタ装置は、その構造上、ターゲット物質に対面させた面のみに成膜を行えるような構造となっており、自立薄膜の両面に同時にスパッタリングを行うためには、現在のスパッタ装置と全く異なる装置を導入しなければならないという問題点がある。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、自立薄膜を破損させることなく、現在使用されている装置を使用して、自立薄膜の両面に金属薄膜がコートされ、所定部分にピンホールが形成されているピンホールマスクを製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題は、自立薄膜の両面に金属薄膜がコートされ、所定部分にピンホールが形成されているピンホールマスクの製造方法であって、前記自立薄膜の第１の表面に前記金属薄膜を成膜するに際し、成膜される金属薄膜の応力により前記自立薄膜が破損しない範囲の厚さだけの成膜を行い、続いて第１の表面と反対側の第２の表面に、成膜される金属薄膜の応力により前記自立薄膜が破損しない範囲の厚さだけの成膜を行い、これを繰り返して、前記自立薄膜の両表面に、必要とされる厚さの金属薄膜の成膜を行う工程を有することを特徴とするピンホールマスクの製造方法（請求項１）により解決される。
【００１６】
本手段においては、片面での金属の成膜厚さを、成膜される金属薄膜の応力により基板となる自立薄膜が破損しない範囲の厚さに制限し、表裏面の成膜を交互に行って、金属薄膜の応力を相殺しながら所定の膜厚まで金属薄膜を成膜する。よって、従来困難であった厚さの金属薄膜を、自立薄膜の上に成膜することができる。このようにすれば、自立薄膜の厚さが１００ｎｍ以下である場合においても、自立薄膜を破損させることなく金属薄膜を両面にコートすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、自立薄膜を破損させることなく、現在使用されている装置を使用して、自立薄膜の両面に金属薄膜がコートされ、所定部分にピンホールが形成されているピンホールマスクを製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるピンホールマスクの製造方法において、SiＮの自立薄膜の表裏面に厚さ１５０ｎｍ（片面７５ｎｍ）のNi薄膜をスパッタリングで形成するときの、膜厚と全応力の関係を示す図である。Niの膜応力を膜厚によらず５００ＭＰａとし、自立薄膜の破損限界を全応力１Ｎ／ｍと仮定すると、膜厚が２ｎｍとなったときに破損限界に達するので、片面コートを膜厚２ｎｍ以下でやめるようにする。
【００１９】
図１に示す実施の形態においては、膜厚１ｎｍ（全応力0.5Ｎ／ｍ）で片面（表面）コートを終了し、続いて裏面コートに移行する。裏面も同様に膜厚１ｎｍでコートを終了する。この間、自立薄膜に働く全応力の最大値は、表面コート終了時の0.5Ｎ／ｍであり、両面コート時には全応力は０になっている。ここまでで合計２ｎｍのNi膜をコートできたから、後はこれを７５回繰り返せば、常に最大全応力0.5Ｎ／ｍ以内の状態を維持したまま、厚さ１５０ｎｍのNiをコートし終わることができる。この場合のコート回数は裏表合計１５０回である。
【００２０】
図２は、本発明の第２の実施の形態であるピンホールマスクの製造方法において、SiＮの自立薄膜の表裏面に厚さ１５０ｎｍ（片面７５ｎｍ）のNi薄膜をスパッタリングで形成するときの、膜厚と全応力の関係を示す図である。Niの膜応力を膜厚によらず５００ＭＰａとし、自立薄膜の破損限界を全応力１Ｎ／ｍと仮定すると、膜厚が２ｎｍとなったときに破損限界に達するので、初めの片面（表面）コートを膜厚１ｎｍ以下でやめるようにする。続いて裏面のコートに移るが、裏面コートにおいては、膜厚が２ｎｍになるまでコートを行う。このようにしても、図２に示すように、成膜終了状態で逆向きの応力が0.5Ｎ／ｍかかるだけであり、自立薄膜の破損限界に達しない。以後、表面、裏面に膜厚が２ｎｍになるまでコートを行い、これを繰り返して厚さ１５０ｎｍのNiをコートし終わることができる。この方法の場合、コート回数は裏表７６回で済む。
【００２１】
通常、コートされる膜の成長速度は概ね一定であるから、Niを１〜２ｎｍコートするのを制御するには、時間を管理すればよい。一定時間経過したのち、裏表を反転させる。
【００２２】
裏表を反転させる場合、自立薄膜を保持する基板のホルダにモータを設けておいて、設定した時間だけ経過するたびに電気信号を送ってホルダを反転させてもよい。また、通常、コート装置はコートを均一にするために基板が装置内を自公転している場合が多いので、この周回運動を利用して、装置内のある定点を通過するたびに、ホルダに設けられた爪が装置内のバーにひっかけられて機械的に反転するようになっていてもよい。ホルダが回転する瞬間は、スパッタ源の運転は停止させていてもよいし、運転し続けていてコートが続いても構わない。
【００２３】
また、一定時間毎に表裏面が反転する上記の機構であってもよいし、または、ホルダが常にモータによって所定の速度で回転して裏表が連続的に入れ替わるようになっていてもよい。後者の場合には、スパッタ源や蒸着源に対して自立薄膜がさまざまな方向を向き、ピンホールに対して斜めにコートされるタイミングもあることから、これらの影響を考慮しておく必要がある。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
図３に示すような装置を用いて、ピンホールマスクを製造した。ピンホールを有する自立薄膜（SiＮ）及び基板（基板に自立薄膜が保持されたもの）１はホルダ２によって保持されてスパッタリング装置３に取り付けられ、スパッタ源４からのNi粒子５を受け、自立薄膜及び基板１にNiがコートされる。ホルダ２には、モータ６が備え付けられ、制御装置７からの指令により、設定された所定の時間ごとに信号を受けて、反転するようになっている。
【００２５】
このスパッタ装置でコートされるNiの応力は５００ＭＰａで、自立薄膜の破損限界は全応力１Ｎ／ｍであることが分かっているので、コート中に全応力が１Ｎ／ｍを超えないよう工夫した。最初に片面１ｎｍ（全応力０．５Ｎ／ｍ相当）成膜を行い、以降は、裏面２ｎｍ、表面２ｎｍの成膜を繰り返した。必要なＮｉコート厚が１５０ｎｍであったので、裏表２ｎｍずつのコートを３７回（７４回コート）繰り返し、最後に裏面に１ｎｍのコートを施して、合計１５０ｎｍの膜厚とした。なお、Niコートの膜厚成長速度は実験により毎分2.4ｎｍであることが分かっているので、１ｎｍのコート時は２５秒、２ｎｍのコートの時は５０秒でモータ６に信号を送ることにした。このようにして、最大全応力を0.5Ｎ／ｍに抑え、破損限界を超えることがなく成膜を行うことができた。
（実施例２）
図３に示すような装置を用いて、ピンホールマスクを製造した。この場合、モータ６によりホルダ２を連続的に回転させながらスパッタリングによる成膜を行った。自立薄膜及び基板１が常に反転しているため、自立薄膜及び基板１の反転の半周期（片面がスパッタ源を向き始めてから向き終わるまで）内にコートされるＮｉの膜厚を調べ、半周期内にＮｉが１ｎｍだけコートされるようなモータの回転速度を予め求めて制御した。この例では、必要な膜厚は１５０ｎｍであったので、モータを７５回転させてプロセスを終了した。このようにして、最大全応力を0.5Ｎ／ｍに抑え、破損限界を超えることがなく成膜を行うことができた。
（実施例３）
図４に示すような装置を用いて、ピンホールマスクを製造した。ピンホールを有する自立薄膜及び基板１はホルダ２によってスパッタリング装置３に取り付けられ、スパッタ源４からのNi粒子５を受けてNiがコートされる。ホルダ２は、モータ６により駆動される公転機構８により、スパッタリング装置３内を周回するようになっている。ホルダ２には、爪９が備え付けられ、周回時間ごとに装置内に固定されたバー１０にひっかけられて反転するようになっている。
【００２６】
このスパッタ装置でコートされるNiの応力は５００ＭＰａで、自立薄膜の破損限界は全応力１Ｎ／ｍであることが分かっているので、コート中に全応力が１Ｎ／ｍを超えないよう、片面１ｎｍずつ（全応力０．５Ｎ／ｍ相当）コートしては、モータ６により公転機構８を１回転させ、それによって爪９とバー１０を係合させて基板を反転させ、裏面１ｎｍコートする、ということを繰り返した。なお、Niコートの膜厚成長速度は実験により毎分2.4ｎｍであることが分かっているので、１ｎｍのコートごとに反転するために、２５秒おきに、公転機構８を回転させるモータ６に信号を送って公転機構８を１回転させ、それによって爪９とバー１０を係合させて基板を反転させることにした。このようにして、最大全応力を0.5Ｎ／ｍに抑え、破損限界を超えることがなく成膜を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるピンホールマスクの製造方法における、膜厚と全応力の関係を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態であるピンホールマスクの製造方法における、膜厚と全応力の関係を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例、第２実施例に使用したスパッタリング装置の概要を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例に使用したスパッタリング装置の概要を示す図である。
【図５】成膜時の膜厚の増大に伴う全応力の変化と、破損の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…自立薄膜及び基板、２…ホルダ、３…スパッタリング装置、４…スパッタ源、５…Ni粒子、６…モータ、７…制御装置、８…公転機構、９…爪、１０…バー、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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